JPH11173982A - 血清中蛋白質濃度の測定方法および装置 - Google Patents
血清中蛋白質濃度の測定方法および装置Info
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- JPH11173982A JPH11173982A JP34531797A JP34531797A JPH11173982A JP H11173982 A JPH11173982 A JP H11173982A JP 34531797 A JP34531797 A JP 34531797A JP 34531797 A JP34531797 A JP 34531797A JP H11173982 A JPH11173982 A JP H11173982A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 血清中の蛋白質濃度を光学的に測定し、短時
間で高精度の測定値が得られる血清中蛋白質濃度の測定
方法および装置を提供する。 【解決手段】 測定装置は、測定光を発生する光源１
と、光源１からの光を分光して所望の波長だけを取り出
すための分光器９と、レンズ１１と反射ミラー１２との
間に介在する光チョッパ１４と、光拡散部材で形成され
た積分球１３と、血清等の試料を保持する試料ホルダ４
０などで構成され、血清に近赤外線を入射し、所定波長
における透過光、反射光または透過反射光を検出した
後、ＰＬＳ法（部分最小二乗法）を用いた多変量解析を
行うことによって、血清のアルブミン濃度およびγ−グ
ロブリン濃度を測定する。
間で高精度の測定値が得られる血清中蛋白質濃度の測定
方法および装置を提供する。 【解決手段】 測定装置は、測定光を発生する光源１
と、光源１からの光を分光して所望の波長だけを取り出
すための分光器９と、レンズ１１と反射ミラー１２との
間に介在する光チョッパ１４と、光拡散部材で形成され
た積分球１３と、血清等の試料を保持する試料ホルダ４
０などで構成され、血清に近赤外線を入射し、所定波長
における透過光、反射光または透過反射光を検出した
後、ＰＬＳ法（部分最小二乗法）を用いた多変量解析を
行うことによって、血清のアルブミン濃度およびγ−グ
ロブリン濃度を測定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、血清中の蛋白質濃
度、特にアルブミンおよびγ−グロブリンの濃度を測定
するための血清中蛋白質濃度の測定方法および装置に関
する。
度、特にアルブミンおよびγ−グロブリンの濃度を測定
するための血清中蛋白質濃度の測定方法および装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】臨床化学で血液等を分析する方法とし
て、血沈検査、滴定法、比色法、電気泳動法、超遠心
法、クロマト法、発光原子吸光分析法、電極法、磁気共
鳴法などが知られており、特に光を使用する分析方法で
は、生体から採血した血液試料に前処理を施した後、試
薬や色素を添加して比色する方法が広く使用されてい
る。
て、血沈検査、滴定法、比色法、電気泳動法、超遠心
法、クロマト法、発光原子吸光分析法、電極法、磁気共
鳴法などが知られており、特に光を使用する分析方法で
は、生体から採血した血液試料に前処理を施した後、試
薬や色素を添加して比色する方法が広く使用されてい
る。
【０００３】こうした検査の対象となる蛋白質として、
赤血球を構成するヘモグロビンや血漿中のγ−グロブリ
ン、アルブミンが重要であり、ヘモグロビン濃度は貧血
症や多血症の判定データとなり、アルブミン濃度は肝硬
変、慢性肝疾患、蛋白質の摂取障害、妊娠や授乳などの
判定材料となり、γ−グロブリン濃度は抗体や補体など
の免疫機構、糖質、脂質、ミネラルなどの代謝等の判定
材料となる。
赤血球を構成するヘモグロビンや血漿中のγ−グロブリ
ン、アルブミンが重要であり、ヘモグロビン濃度は貧血
症や多血症の判定データとなり、アルブミン濃度は肝硬
変、慢性肝疾患、蛋白質の摂取障害、妊娠や授乳などの
判定材料となり、γ−グロブリン濃度は抗体や補体など
の免疫機構、糖質、脂質、ミネラルなどの代謝等の判定
材料となる。
【０００４】特に、血清中でのアルブミンとγ−グロブ
リンとの重量比（Ａ／Ｇ値）も重要な判定項目であり、
１）Ａ／Ｇ値が増加した場合、アルブミンも増加してい
れば栄養過剰、γ−グロブリンが減少していれば抗体の
欠乏、２）Ａ／Ｇ値が不変である場合、両者とも増加し
ていれば脱水症状、減少していれば水血症、３）Ａ／Ｇ
値が減少した場合、アルブミンも減少していれば無アル
ブミン血症、糖尿病、ネフローゼ、肝硬変、火傷や悪性
腫瘍、一方、γ−グロブリンが増加していれば感染症、
骨髄腫、のような判定が可能である。
リンとの重量比（Ａ／Ｇ値）も重要な判定項目であり、
１）Ａ／Ｇ値が増加した場合、アルブミンも増加してい
れば栄養過剰、γ−グロブリンが減少していれば抗体の
欠乏、２）Ａ／Ｇ値が不変である場合、両者とも増加し
ていれば脱水症状、減少していれば水血症、３）Ａ／Ｇ
値が減少した場合、アルブミンも減少していれば無アル
ブミン血症、糖尿病、ネフローゼ、肝硬変、火傷や悪性
腫瘍、一方、γ−グロブリンが増加していれば感染症、
骨髄腫、のような判定が可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
臨床検査においてヘモグロビン、γ−グロブリン、アル
ブミンなどの蛋白質濃度を測定する場合、１）採血時に
注射針やメスで生体を傷つける侵襲検査であること、
２）採取した血液に薬品添加などの前処理が必要である
こと、３）採血から測定結果が得られるまでの時間がか
かること、４）血液や血清の検体量が微量であるため、
充分な測定精度が得にくいこと、５）検査に使用した試
薬容器や試料の廃棄処理に費用がかかること、など解決
すべき多くの課題がある。
臨床検査においてヘモグロビン、γ−グロブリン、アル
ブミンなどの蛋白質濃度を測定する場合、１）採血時に
注射針やメスで生体を傷つける侵襲検査であること、
２）採取した血液に薬品添加などの前処理が必要である
こと、３）採血から測定結果が得られるまでの時間がか
かること、４）血液や血清の検体量が微量であるため、
充分な測定精度が得にくいこと、５）検査に使用した試
薬容器や試料の廃棄処理に費用がかかること、など解決
すべき多くの課題がある。
【０００６】本発明の目的は、血清中の蛋白質濃度を光
学的に測定し、短時間で高精度の測定値が得られる血清
中蛋白質濃度の測定方法および装置を提供することであ
る。
学的に測定し、短時間で高精度の測定値が得られる血清
中蛋白質濃度の測定方法および装置を提供することであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、波長１３００
ｎｍ〜１８５０ｎｍの範囲にある近赤外線を血清に入射
し、血清からの透過光、反射光または透過反射光の強度
を検出した後、ＰＬＳ法（部分最小二乗法）を用いた多
変量解析を行うことによって、血清のアルブミン濃度お
よびγ−グロブリン濃度を測定することを特徴とする血
清中蛋白質濃度の測定方法である。
ｎｍ〜１８５０ｎｍの範囲にある近赤外線を血清に入射
し、血清からの透過光、反射光または透過反射光の強度
を検出した後、ＰＬＳ法（部分最小二乗法）を用いた多
変量解析を行うことによって、血清のアルブミン濃度お
よびγ−グロブリン濃度を測定することを特徴とする血
清中蛋白質濃度の測定方法である。
【０００８】本発明に従えば、血清の透過光、反射光ま
たは透過反射光の強度を検出することによって、蛋白質
の濃度に応じて変化する吸光度を検出でき、得られた吸
光度データに対してＰＬＳ法（部分最小二乗法）を用い
た多変量解析を行うことによって、アルブミン濃度およ
びγ−グロブリン濃度を算出することができる。
たは透過反射光の強度を検出することによって、蛋白質
の濃度に応じて変化する吸光度を検出でき、得られた吸
光度データに対してＰＬＳ法（部分最小二乗法）を用い
た多変量解析を行うことによって、アルブミン濃度およ
びγ−グロブリン濃度を算出することができる。
【０００９】血清には様々な成分が含まれ、特に主成分
である水の光吸収が種々の波長領域で現れるため、各種
蛋白質の濃度測定の妨げとなるが、１３００ｎｍ〜１８
５０ｎｍの波長領域は水や色素等による影響が他の波長
領域に比べて比較的少なく、アルブミンおよびγ−グロ
ブリンの吸光度変化が分子振動の第１倍音として現われ
る領域であり、これらの波長領域で測定することによっ
て、アルブミンおよびγ−グロブリンの各濃度を短時間
で測定できる。
である水の光吸収が種々の波長領域で現れるため、各種
蛋白質の濃度測定の妨げとなるが、１３００ｎｍ〜１８
５０ｎｍの波長領域は水や色素等による影響が他の波長
領域に比べて比較的少なく、アルブミンおよびγ−グロ
ブリンの吸光度変化が分子振動の第１倍音として現われ
る領域であり、これらの波長領域で測定することによっ
て、アルブミンおよびγ−グロブリンの各濃度を短時間
で測定できる。
【００１０】また、この波長領域は血清全体の光吸収が
比較的少なく、透過光測定または透過反射光測定の場合
に測定時の試料厚を数ｍｍ程度確保できるため、試料容
器の取扱いやセッティングが容易になる。
比較的少なく、透過光測定または透過反射光測定の場合
に測定時の試料厚を数ｍｍ程度確保できるため、試料容
器の取扱いやセッティングが容易になる。
【００１１】こうした血清の光学的測定とデータ処理に
よって、簡便で高精度の蛋白質濃度測定を実現できる。
よって、簡便で高精度の蛋白質濃度測定を実現できる。
【００１２】また本発明は、入射光または、透過光、反
射光もしくは透過反射光を分光器を用いて波長走査し、
得られた分光スペクトルにＰＬＳ法を適用すること特徴
とする。
射光もしくは透過反射光を分光器を用いて波長走査し、
得られた分光スペクトルにＰＬＳ法を適用すること特徴
とする。
【００１３】本発明に従えば、分光器を用いて波長走査
することによって、波長分解能が高くほぼ連続的な分光
スペクトルが得られるため、データ解析に必要なデータ
数を大量に得ることができる。たとえば１３００ｎｍ〜
１８５０ｎｍの波長領域を波長分解能２ｎｍで走査した
場合は、１走査で２７６個のデータを取り込むことがで
き、データ解析の精度向上に役立つ。
することによって、波長分解能が高くほぼ連続的な分光
スペクトルが得られるため、データ解析に必要なデータ
数を大量に得ることができる。たとえば１３００ｎｍ〜
１８５０ｎｍの波長領域を波長分解能２ｎｍで走査した
場合は、１走査で２７６個のデータを取り込むことがで
き、データ解析の精度向上に役立つ。
【００１４】また本発明は、波長１３００ｎｍ〜１８５
０ｎｍの範囲にある近赤外線を発生するための近赤外線
発生手段と、近赤外線発生手段からの近赤外線を血清に
導入するための光学系と、血清からの透過光、反射光ま
たは透過反射光の強度を検出するための検出手段と、検
出手段からの検出信号を取り込んで、ＰＬＳ法（部分最
小二乗法）を用いた多変量解析を行い、血清のアルブミ
ン濃度およびγ−グロブリン濃度を算出するためのデー
タ処理手段とを備えることを特徴とする血清中蛋白質濃
度の測定装置。
０ｎｍの範囲にある近赤外線を発生するための近赤外線
発生手段と、近赤外線発生手段からの近赤外線を血清に
導入するための光学系と、血清からの透過光、反射光ま
たは透過反射光の強度を検出するための検出手段と、検
出手段からの検出信号を取り込んで、ＰＬＳ法（部分最
小二乗法）を用いた多変量解析を行い、血清のアルブミ
ン濃度およびγ−グロブリン濃度を算出するためのデー
タ処理手段とを備えることを特徴とする血清中蛋白質濃
度の測定装置。
【００１５】本発明に従えば、血清の透過光、反射光ま
たは透過反射光の強度を検出することによって、蛋白質
の濃度に応じて変化する吸光度を検出でき、得られた吸
光度データに対してＰＬＳ法（部分最小二乗法）を用い
た多変量解析を行うことによって、アルブミン濃度およ
びγ−グロブリン濃度を算出することができる。
たは透過反射光の強度を検出することによって、蛋白質
の濃度に応じて変化する吸光度を検出でき、得られた吸
光度データに対してＰＬＳ法（部分最小二乗法）を用い
た多変量解析を行うことによって、アルブミン濃度およ
びγ−グロブリン濃度を算出することができる。
【００１６】血清には様々な成分が含まれ、特に主成分
である水の光吸収が種々の波長領域で現れるため、各種
蛋白質の濃度測定の妨げとなるが、１３００ｎｍ〜１８
５０ｎｍの波長領域は水や色素等による影響が他の波長
領域に比べて比較的少なく、アルブミンおよびγ−グロ
ブリンの吸光度変化が分子振動の第１倍音として現われ
る領域であり、これらの波長領域で測定することによっ
て、アルブミンおよびγ−グロブリンの各濃度を短時間
で測定できる。
である水の光吸収が種々の波長領域で現れるため、各種
蛋白質の濃度測定の妨げとなるが、１３００ｎｍ〜１８
５０ｎｍの波長領域は水や色素等による影響が他の波長
領域に比べて比較的少なく、アルブミンおよびγ−グロ
ブリンの吸光度変化が分子振動の第１倍音として現われ
る領域であり、これらの波長領域で測定することによっ
て、アルブミンおよびγ−グロブリンの各濃度を短時間
で測定できる。
【００１７】また、この波長領域は血清全体の光吸収が
比較的少なく、透過光測定または透過反射光測定の場合
に測定時の試料厚を数ｍｍ程度確保できるため、試料容
器の取扱いやセッティングが容易になる。
比較的少なく、透過光測定または透過反射光測定の場合
に測定時の試料厚を数ｍｍ程度確保できるため、試料容
器の取扱いやセッティングが容易になる。
【００１８】こうした血清の光学的測定とデータ処理に
よって、簡便で高精度の蛋白質濃度測定を実現できる。
よって、簡便で高精度の蛋白質濃度測定を実現できる。
【００１９】また本発明は、血清を保持するための試料
容器と、試料容器内の血清を所定温度に安定化するため
の温度制御手段とを備えることを特徴とする。
容器と、試料容器内の血清を所定温度に安定化するため
の温度制御手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】本発明に従えば、試料容器内の血清を温度
安定化することによって、蛋白質吸光度の温度変動を解
消できるため、濃度測定の精度を向上できる。
安定化することによって、蛋白質吸光度の温度変動を解
消できるため、濃度測定の精度を向上できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態で
ある蛋白質濃度測定装置を示す構成図である。この装置
は、光進行方向に沿って、測定光を発生する光源１と、
光源１からの光を平行化するレンズ２と、光源１からの
光を分光して所望の波長だけを取り出すための分光器９
と、分光器９から出射した光のうち高次回折光をカット
するフィルタ１０と、分光された光を集光するレンズ１
１と、レンズ１１からの光を反射する反射ミラー１２
と、レンズ１１と反射ミラー１２との間に介在する光チ
ョッパ１４と、光拡散部材で形成された積分球１３と、
試料を保持する試料ホルダ４０などで構成される。
ある蛋白質濃度測定装置を示す構成図である。この装置
は、光進行方向に沿って、測定光を発生する光源１と、
光源１からの光を平行化するレンズ２と、光源１からの
光を分光して所望の波長だけを取り出すための分光器９
と、分光器９から出射した光のうち高次回折光をカット
するフィルタ１０と、分光された光を集光するレンズ１
１と、レンズ１１からの光を反射する反射ミラー１２
と、レンズ１１と反射ミラー１２との間に介在する光チ
ョッパ１４と、光拡散部材で形成された積分球１３と、
試料を保持する試料ホルダ４０などで構成される。
【００２２】光源１は、タングステンハロゲンランプ等
で構成され、近赤外線を含む広い波長範囲の光を発生す
る。分光器９は、入射した光を集光する入射レンズ３
と、光束サイズと光量を調節するスリット４と、スリッ
ト４を通過した光を反射する反射ミラー５と、曲面状の
回折格子６と、回折格子６の回折角度を制御するモータ
６ａと、回折格子６で回折した光のうち所望の波長だけ
を通過させるスリット７と、回折光を平行化して出射す
る出射レンズ８などで構成され、モータ６ａの角度制御
によって所望の波長だけを選択的に取り出す機能を有す
る。
で構成され、近赤外線を含む広い波長範囲の光を発生す
る。分光器９は、入射した光を集光する入射レンズ３
と、光束サイズと光量を調節するスリット４と、スリッ
ト４を通過した光を反射する反射ミラー５と、曲面状の
回折格子６と、回折格子６の回折角度を制御するモータ
６ａと、回折格子６で回折した光のうち所望の波長だけ
を通過させるスリット７と、回折光を平行化して出射す
る出射レンズ８などで構成され、モータ６ａの角度制御
によって所望の波長だけを選択的に取り出す機能を有す
る。
【００２３】光チョッパ１４は、光反射部と光透過部と
が周方向に交互に配置された回転ディスクとして構成さ
れ、モータ１４ａの回転駆動によってレンズ１１からの
光を周期的に反射したり通過させる。チョッパセンサ１
４ｂは光チョッパ１４の回転位相を検出し、同期回路１
４ｃはチョッパセンサ１４ｂからの信号に基づいて、レ
ンズ１１からの光が反射状態であることを示す同期信号
Ｓａと、通過状態であることを示す同期信号Ｓｂとを出
力する。
が周方向に交互に配置された回転ディスクとして構成さ
れ、モータ１４ａの回転駆動によってレンズ１１からの
光を周期的に反射したり通過させる。チョッパセンサ１
４ｂは光チョッパ１４の回転位相を検出し、同期回路１
４ｃはチョッパセンサ１４ｂからの信号に基づいて、レ
ンズ１１からの光が反射状態であることを示す同期信号
Ｓａと、通過状態であることを示す同期信号Ｓｂとを出
力する。
【００２４】積分球１３は、上方に開口した入射窓１３
ａと、下方に開口した出射窓１３ｂと、受光量を電気信
号に変換する複数の光検出器２０とを有し、内部に入射
した光を拡散させて測定誤差を減少させる機能を有す
る。光検出器２０は、近赤外線領域に感度があるＰｂＳ
等で構成される。試料ホルダ４０は出射窓１３ｂに近接
して配置される。
ａと、下方に開口した出射窓１３ｂと、受光量を電気信
号に変換する複数の光検出器２０とを有し、内部に入射
した光を拡散させて測定誤差を減少させる機能を有す
る。光検出器２０は、近赤外線領域に感度があるＰｂＳ
等で構成される。試料ホルダ４０は出射窓１３ｂに近接
して配置される。
【００２５】分光器９で分光された光が光チョッパ１４
で反射した場合は、入射窓１３ａを経由して積分球１３
を通過し、そのまま試料ホルダ４０に入射して、試料か
らの戻り光が積分球１３内で散乱し、その一部が光検出
器２０によって受光される。一方、分光器９で分光され
た光が光チョッパ１４を通過した場合は、反射ミラー１
２で反射して、入射窓１３ａを介して積分球１３に斜め
入射し、試料に到達せずに散乱され、その一部が光検出
器２０によって受光される。こうしたチョッパ動作によ
って、試料の影響を受けた信号と試料の影響を受けない
信号を取り出している。
で反射した場合は、入射窓１３ａを経由して積分球１３
を通過し、そのまま試料ホルダ４０に入射して、試料か
らの戻り光が積分球１３内で散乱し、その一部が光検出
器２０によって受光される。一方、分光器９で分光され
た光が光チョッパ１４を通過した場合は、反射ミラー１
２で反射して、入射窓１３ａを介して積分球１３に斜め
入射し、試料に到達せずに散乱され、その一部が光検出
器２０によって受光される。こうしたチョッパ動作によ
って、試料の影響を受けた信号と試料の影響を受けない
信号を取り出している。
【００２６】図２は、蛋白質濃度測定装置の電気的構成
を示すブロック図である。光検出器２０からの検出信号
は増幅器２１で増幅され、次に同期信号Ｓａによってサ
ンプリングを行うサンプルホールド回路２２と、同期信
号Ｓｂによってサンプリングを行うサンプルホールド回
路２３とに入力される。サンプルホールド回路２２は、
分光器９からの光が試料に入射した場合に信号電圧をサ
ンプリング期間だけ保持し、サンプルホールド回路２３
は、分光器９からの光が試料に入射しない場合に信号電
圧をサンプリング期間だけ保持する。次に、サンプルホ
ールド回路２２、２３の出力信号は対数変換回路２４、
２５によって対数変換され、次の引算回路２６によって
相互に引き算される。こうして光チョッパ１４に同期し
て検出することによって、外乱成分を排除することがで
きる。
を示すブロック図である。光検出器２０からの検出信号
は増幅器２１で増幅され、次に同期信号Ｓａによってサ
ンプリングを行うサンプルホールド回路２２と、同期信
号Ｓｂによってサンプリングを行うサンプルホールド回
路２３とに入力される。サンプルホールド回路２２は、
分光器９からの光が試料に入射した場合に信号電圧をサ
ンプリング期間だけ保持し、サンプルホールド回路２３
は、分光器９からの光が試料に入射しない場合に信号電
圧をサンプリング期間だけ保持する。次に、サンプルホ
ールド回路２２、２３の出力信号は対数変換回路２４、
２５によって対数変換され、次の引算回路２６によって
相互に引き算される。こうして光チョッパ１４に同期し
て検出することによって、外乱成分を排除することがで
きる。
【００２７】引算回路の出力信号は、ＡＤ（アナログデ
ジタル）変換器２７によって量子化され、次に各種プロ
グラムを搭載し、ＰＬＳ法等のデータ処理を実行するた
めのパソコン（パーソナルコンピュータ）３０に取り込
まれる。パソコン３０には、データ入力用のキーボード
２８やデータ表示用の表示装置２９等が接続される。
ジタル）変換器２７によって量子化され、次に各種プロ
グラムを搭載し、ＰＬＳ法等のデータ処理を実行するた
めのパソコン（パーソナルコンピュータ）３０に取り込
まれる。パソコン３０には、データ入力用のキーボード
２８やデータ表示用の表示装置２９等が接続される。
【００２８】図３は、試料ホルダ４０の構成を示す断面
図である。試料ホルダ４０は、積分球１３の出射窓１３
ｂの形状に適合し、アルミニウム等の熱伝導性材料から
成り、血清等の液体試料ＳＰを保持するための試料容器
４１と、試料容器４１の開口部を覆う透明なカバーガラ
ス板４２と、試料容器４１の加熱または冷却を行うため
のペルチェ素子４３と、試料容器４１の温度を検出する
ための温度センサ４５と、温度センサ４５からの温度信
号に基づいてペルチェ素子４３を駆動して試料ＳＰの温
度安定化を行う温度制御回路４４などで構成される。
図である。試料ホルダ４０は、積分球１３の出射窓１３
ｂの形状に適合し、アルミニウム等の熱伝導性材料から
成り、血清等の液体試料ＳＰを保持するための試料容器
４１と、試料容器４１の開口部を覆う透明なカバーガラ
ス板４２と、試料容器４１の加熱または冷却を行うため
のペルチェ素子４３と、試料容器４１の温度を検出する
ための温度センサ４５と、温度センサ４５からの温度信
号に基づいてペルチェ素子４３を駆動して試料ＳＰの温
度安定化を行う温度制御回路４４などで構成される。
【００２９】光チョッパ１４で反射した光がカバーガラ
ス板４２を通過して試料ＳＰに入射すると、試料ＳＰの
吸収スペクトルに応じて減衰や散乱を受けて、再び積分
球１３の中に戻り、戻り光の一部が光検出器２０によっ
て受光され電気信号に変換される。
ス板４２を通過して試料ＳＰに入射すると、試料ＳＰの
吸収スペクトルに応じて減衰や散乱を受けて、再び積分
球１３の中に戻り、戻り光の一部が光検出器２０によっ
て受光され電気信号に変換される。
【００３０】蛋白質の吸光度は温度変動に敏感であるた
め、測定環境温度が測定時ごとに変化すると測定の有意
性を損なう可能性がある。そこで、本実施形態では温度
センサ４５、温度制御回路４４およびペルチェ素子４３
から成る温度フィードバック系によって試料ＳＰの温度
安定化を図り、測定精度を向上している。
め、測定環境温度が測定時ごとに変化すると測定の有意
性を損なう可能性がある。そこで、本実施形態では温度
センサ４５、温度制御回路４４およびペルチェ素子４３
から成る温度フィードバック系によって試料ＳＰの温度
安定化を図り、測定精度を向上している。
【００３１】図４は、血清の近赤外吸収スペクトルの一
例を示すグラフである。縦軸は吸光度を光反射率の逆数
を対数変換した数値で表現しており、横軸は波長（ｎ
ｍ）である。１本のカーブは、図１の分光器９を用いて
１３００ｎｍ〜１８５０ｎｍの波長領域を走査して得ら
れた吸収スペクトルに相当し、ここでは幾つかの血清試
料を測定した結果を重ねて表示している。
例を示すグラフである。縦軸は吸光度を光反射率の逆数
を対数変換した数値で表現しており、横軸は波長（ｎ
ｍ）である。１本のカーブは、図１の分光器９を用いて
１３００ｎｍ〜１８５０ｎｍの波長領域を走査して得ら
れた吸収スペクトルに相当し、ここでは幾つかの血清試
料を測定した結果を重ねて表示している。
【００３２】全体のカーブ形状は水の吸収スペクトルに
起因するものであり、１４００ｎｍ〜１５００ｎｍ付近
および１７５０ｎｍ〜１８５０ｎｍ付近の微小な吸光度
変化は血清中蛋白質、特にアルブミンやγ−グロブリン
に起因するものである。本発明では、こうした微小なス
ペクトル変化に着目して、ＰＬＳ法を用いてデータ解析
し、アルブミン濃度およびγ−グロブリン濃度を算出し
ている。
起因するものであり、１４００ｎｍ〜１５００ｎｍ付近
および１７５０ｎｍ〜１８５０ｎｍ付近の微小な吸光度
変化は血清中蛋白質、特にアルブミンやγ−グロブリン
に起因するものである。本発明では、こうした微小なス
ペクトル変化に着目して、ＰＬＳ法を用いてデータ解析
し、アルブミン濃度およびγ−グロブリン濃度を算出し
ている。
【００３３】以上の説明では、測定光が試料ＳＰを通過
し、試料容器４１の内面で反射し、再度試料ＳＰを通過
する透過反射光型の構成を示したが、その他に試料容器
４１を透明材料で形成して試料ＳＰを通過した透過光を
検出する透過光型や、試料ＳＰの表面からの反射光を検
出する反射光型でも測定が可能である。
し、試料容器４１の内面で反射し、再度試料ＳＰを通過
する透過反射光型の構成を示したが、その他に試料容器
４１を透明材料で形成して試料ＳＰを通過した透過光を
検出する透過光型や、試料ＳＰの表面からの反射光を検
出する反射光型でも測定が可能である。
【００３４】また以上の説明では、分光器９を光源１と
試料ＳＰとの間に配置して、試料ＳＰへの入射光を分光
する構成例を示したが、分光器９を試料ＳＰと光検出器
２０との間に配置して、試料ＳＰからの透過光、反射光
または透過反射光を分光するような構成も可能である。
試料ＳＰとの間に配置して、試料ＳＰへの入射光を分光
する構成例を示したが、分光器９を試料ＳＰと光検出器
２０との間に配置して、試料ＳＰからの透過光、反射光
または透過反射光を分光するような構成も可能である。
【００３５】次にＰＬＳ法（部分最小二乗法: Partial
Least Squares Regression）について説明する（参考文
献：相島鉄郎：ケモメトリックス、丸善（１９９１）、
H.Martens,T.Naes：“Multivariate Calibration",John
Wiley,New York（１９９１）、Edited by J.R.Piggo
t：“Statistical Procedures in Food Research",Else
vier（１９８６））。図４のように１３００ｎｍ〜１８
５０ｎｍの波長領域をたとえば波長分解能２ｎｍで走査
した場合は、１走査で２７６個のデータが得られる。
Least Squares Regression）について説明する（参考文
献：相島鉄郎：ケモメトリックス、丸善（１９９１）、
H.Martens,T.Naes：“Multivariate Calibration",John
Wiley,New York（１９９１）、Edited by J.R.Piggo
t：“Statistical Procedures in Food Research",Else
vier（１９８６））。図４のように１３００ｎｍ〜１８
５０ｎｍの波長領域をたとえば波長分解能２ｎｍで走査
した場合は、１走査で２７６個のデータが得られる。
【００３６】まずスペクトルの前処理として、見かけ反
射率を吸光係数Ｋ（λ）と散乱係数Ｓ（λ）との比に変
換するKubelka-Munk変換、移動平均等の平滑化処理、微
分処理、ベースライン補正処理などを必要に応じて実行
する。
射率を吸光係数Ｋ（λ）と散乱係数Ｓ（λ）との比に変
換するKubelka-Munk変換、移動平均等の平滑化処理、微
分処理、ベースライン補正処理などを必要に応じて実行
する。
【００３７】図５は、本発明に係るＰＬＳ法の実行手順
を示す説明図である。１つの波長ポイントにおける吸光
度データは複数の成分（ここでは各種蛋白質濃度）から
なる多次元データであり、１つのスペクトルデータは１
回の波長走査による波長ポイント数Ｍの多次元データを
含む。従って、アルブミン濃度とγ−グロブリン濃度の
多変量解析の場合は、１つのスペクトルデータは２次元
データ×Ｍ個の直交座標空間を構成することになる。
を示す説明図である。１つの波長ポイントにおける吸光
度データは複数の成分（ここでは各種蛋白質濃度）から
なる多次元データであり、１つのスペクトルデータは１
回の波長走査による波長ポイント数Ｍの多次元データを
含む。従って、アルブミン濃度とγ−グロブリン濃度の
多変量解析の場合は、１つのスペクトルデータは２次元
データ×Ｍ個の直交座標空間を構成することになる。
【００３８】次に直交型ＰＬＳを用いて、互いに直交す
る因子スコアｔ1,ｔ2,…,ｔa,…,ｔh によってスペクト
ルデータＸの変動および蛋白質濃度Ｙの変動を表現す
る。図５は第ａ因子の因子パラメータを算出する手順を
示しており、Ｅはスペクトルの残差行列（波長ポイント
数×試料サンプル数の行列式）、ｆは蛋白質濃度の誤差
行列（蛋白質種類数×試料サンプル数の行列式）、ｔは
因子スコア、ｗはローディングウエイト（Loading weig
ht）、ｐはＸローディング、ｑはＹローディングであ
る。
る因子スコアｔ1,ｔ2,…,ｔa,…,ｔh によってスペクト
ルデータＸの変動および蛋白質濃度Ｙの変動を表現す
る。図５は第ａ因子の因子パラメータを算出する手順を
示しており、Ｅはスペクトルの残差行列（波長ポイント
数×試料サンプル数の行列式）、ｆは蛋白質濃度の誤差
行列（蛋白質種類数×試料サンプル数の行列式）、ｔは
因子スコア、ｗはローディングウエイト（Loading weig
ht）、ｐはＸローディング、ｑはＹローディングであ
る。
【００３９】第ａ−１因子のスペクトル残差行列Ｅa-1
は、第ａ因子の因子スコアｔa とローディングウエイト
ｗa との積、因子スコアｔa とＸローディングｐa との
積、および第ａ因子のスペクトル残差行列Ｅa の和とし
て表現できる。第ａ−１因子の濃度誤差行列ｆa-1 は、
因子スコアｔa とＹローディングｑa との積および第ａ
因子目の濃度誤差行列ｆa の和として表現できる。
は、第ａ因子の因子スコアｔa とローディングウエイト
ｗa との積、因子スコアｔa とＸローディングｐa との
積、および第ａ因子のスペクトル残差行列Ｅa の和とし
て表現できる。第ａ−１因子の濃度誤差行列ｆa-1 は、
因子スコアｔa とＹローディングｑa との積および第ａ
因子目の濃度誤差行列ｆa の和として表現できる。
【００４０】したがって、解析手順としては、第ａ−１
因子のスペクトル残差行列Ｅa-1 および濃度誤差行列ｆ
a-1 に基づいて、第ａ因子の因子スコアｔa 、ローディ
ングウエイトｗa 、Ｘローディングｐa およびＹローデ
ィングｑa を計算した後、スペクトル残差行列Ｅa およ
び濃度誤差行列ｆa を算出することになる。
因子のスペクトル残差行列Ｅa-1 および濃度誤差行列ｆ
a-1 に基づいて、第ａ因子の因子スコアｔa 、ローディ
ングウエイトｗa 、Ｘローディングｐa およびＹローデ
ィングｑa を計算した後、スペクトル残差行列Ｅa およ
び濃度誤差行列ｆa を算出することになる。
【００４１】具体的には、まずスペクトルデータの最初
の残差行列Ｅ0 ＝Ｘ−Ｘｍ（添字ｍは平均値の意味）お
よび蛋白質濃度の最初の誤差行列ｆ0 ＝Ｙ−Ｙｍを計算
し、第１因子のパラメータｔ1,ｗ1,ｐ1,ｑ1 を算出す
る。次に第１因子の影響を差し引いた新しいスペクトル
残差行列Ｅ1 および濃度誤差行列ｆ1 を生成する。次
に、スペクトル残差行列Ｅ1 および濃度誤差行列ｆ1 を
用いて第２因子のパラメータｔ2,ｗ2,ｐ2,ｑ2 を算出し
て、第２因子の影響を差し引いた新しいスペクトル残差
行列Ｅ2 および濃度誤差行列ｆ2 を生成する。次に、ス
ペクトル残差行列Ｅ2 および濃度誤差行列ｆ2 を用いて
第３因子のパラメータｔ3,ｗ3,ｐ3,ｑ3 を算出して、第
３因子の影響を差し引いた新しいスペクトル残差行列Ｅ
3 および濃度誤差行列ｆ3 を生成する。以後同様に、各
因子パラメータの算出と残差行列および誤差行列の生成
とを交互に繰り返して、有効な因子が抽出されなくなる
まで処理を続行する。
の残差行列Ｅ0 ＝Ｘ−Ｘｍ（添字ｍは平均値の意味）お
よび蛋白質濃度の最初の誤差行列ｆ0 ＝Ｙ−Ｙｍを計算
し、第１因子のパラメータｔ1,ｗ1,ｐ1,ｑ1 を算出す
る。次に第１因子の影響を差し引いた新しいスペクトル
残差行列Ｅ1 および濃度誤差行列ｆ1 を生成する。次
に、スペクトル残差行列Ｅ1 および濃度誤差行列ｆ1 を
用いて第２因子のパラメータｔ2,ｗ2,ｐ2,ｑ2 を算出し
て、第２因子の影響を差し引いた新しいスペクトル残差
行列Ｅ2 および濃度誤差行列ｆ2 を生成する。次に、ス
ペクトル残差行列Ｅ2 および濃度誤差行列ｆ2 を用いて
第３因子のパラメータｔ3,ｗ3,ｐ3,ｑ3 を算出して、第
３因子の影響を差し引いた新しいスペクトル残差行列Ｅ
3 および濃度誤差行列ｆ3 を生成する。以後同様に、各
因子パラメータの算出と残差行列および誤差行列の生成
とを交互に繰り返して、有効な因子が抽出されなくなる
まで処理を続行する。
【００４２】図６はＰＬＳ因子の算出回数と解析誤差を
示すグラフであり、図６（ａ）は血清中のアルブミン、
図６（ｂ）は血清中のγ−グロブリンのものである。横
軸はＰＬＳ因子の数であり、縦軸は蛋白質濃度〔ｇ／ｄ
Ｌ（デシリットル）〕である。白丸は既知の蛋白質濃度
を持つ標準試料を用いて濃度測定を行ったデータ（ＳＥ
Ｃ:Standard Error of Calibration）であり、黒丸は未
知の蛋白質濃度を持つ試料を用いて濃度測定を行ったデ
ータ（ＳＥＰ: Standard Error of Prediction）であ
る。
示すグラフであり、図６（ａ）は血清中のアルブミン、
図６（ｂ）は血清中のγ−グロブリンのものである。横
軸はＰＬＳ因子の数であり、縦軸は蛋白質濃度〔ｇ／ｄ
Ｌ（デシリットル）〕である。白丸は既知の蛋白質濃度
を持つ標準試料を用いて濃度測定を行ったデータ（ＳＥ
Ｃ:Standard Error of Calibration）であり、黒丸は未
知の蛋白質濃度を持つ試料を用いて濃度測定を行ったデ
ータ（ＳＥＰ: Standard Error of Prediction）であ
る。
【００４３】これらのグラフから、ＰＬＳ因子の数が４
つ、すなわち第４因子まで誤差演算を繰り返せば、ほぼ
両者の数値が共に０．１〔ｇ／ｄＬ〕程度の誤差内に収
束することが判る。
つ、すなわち第４因子まで誤差演算を繰り返せば、ほぼ
両者の数値が共に０．１〔ｇ／ｄＬ〕程度の誤差内に収
束することが判る。
【００４４】図７はＰＬＳ法による推定濃度と実際の濃
度との相関関係を示すグラフであり、図７（ａ）は血清
中のアルブミン、図７（ｂ）は血清中のγ−グロブリン
のものである。横軸は推定した蛋白質濃度〔ｇ／ｄ
Ｌ〕、縦軸は実際の蛋白質濃度〔ｇ／ｄＬ〕である。こ
れらのグラフを見ると、両者の数値がほぼ直線上に分布
して強い相関係数を示していることから、ＰＬＳ法によ
る多変量解析が極めて有効であることが判る。
度との相関関係を示すグラフであり、図７（ａ）は血清
中のアルブミン、図７（ｂ）は血清中のγ−グロブリン
のものである。横軸は推定した蛋白質濃度〔ｇ／ｄ
Ｌ〕、縦軸は実際の蛋白質濃度〔ｇ／ｄＬ〕である。こ
れらのグラフを見ると、両者の数値がほぼ直線上に分布
して強い相関係数を示していることから、ＰＬＳ法によ
る多変量解析が極めて有効であることが判る。
【００４５】
【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、血
清の透過光、反射光または透過反射光の強度を検出し
て、得られた吸光度データに対してＰＬＳ法（部分最小
二乗法）を用いた多変量解析を行うことによって、アル
ブミン濃度およびγ−グロブリン濃度を算出することが
できる。
清の透過光、反射光または透過反射光の強度を検出し
て、得られた吸光度データに対してＰＬＳ法（部分最小
二乗法）を用いた多変量解析を行うことによって、アル
ブミン濃度およびγ−グロブリン濃度を算出することが
できる。
【００４６】こうした血清の光学的測定とデータ処理に
よって、簡便で高精度の蛋白質濃度測定を実現できる。
よって、簡便で高精度の蛋白質濃度測定を実現できる。
【図１】本発明の実施の一形態である蛋白質濃度測定装
置を示す構成図である。
置を示す構成図である。
【図２】蛋白質濃度測定装置の電気的構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】試料ホルダ４０の構成を示す断面図である。
【図４】血清の近赤外吸収スペクトルの一例を示すグラ
フである。
フである。
【図５】本発明に係るＰＬＳ法の実行手順を示す説明図
である。
である。
【図６】ＰＬＳ因子の算出回数と解析誤差を示すグラフ
であり、図６（ａ）は血清中のアルブミン、図６（ｂ）
は血清中のγ−グロブリンのものである。
であり、図６（ａ）は血清中のアルブミン、図６（ｂ）
は血清中のγ−グロブリンのものである。
【図７】ＰＬＳ法による推定濃度と実際の濃度との相関
関係を示すグラフであり、図７（ａ）は血清中のアルブ
ミン、図７（ｂ）は血清中のγ−グロブリンのものであ
る。
関係を示すグラフであり、図７（ａ）は血清中のアルブ
ミン、図７（ｂ）は血清中のγ−グロブリンのものであ
る。
１ 光源 ９ 分光器 １０ フィルタ １１ レンズ １２ 反射ミラー １３ 積分球 １４ 光チョッパ１４ ２０ 光検出器 ４０ 試料ホルダ ４１ 試料容器４１ ４２ カバーガラス板 ４３ ペルチェ素子 ４４ 温度制御回路 ４５ 温度センサ
Claims (4)
- 【請求項１】 波長１３００ｎｍ〜１８５０ｎｍの範囲
にある近赤外線を血清に入射し、血清からの透過光、反
射光または透過反射光の強度を検出した後、ＰＬＳ法
（部分最小二乗法）を用いた多変量解析を行うことによ
って、血清のアルブミン濃度およびγ−グロブリン濃度
を測定することを特徴とする血清中蛋白質濃度の測定方
法。 - 【請求項２】 入射光または、透過光、反射光もしくは
透過反射光を分光器を用いて波長走査し、得られた分光
スペクトルにＰＬＳ法を適用すること特徴とする請求項
１記載の血清中蛋白質濃度の測定方法。 - 【請求項３】 波長１３００ｎｍ〜１８５０ｎｍの範囲
にある近赤外線を発生するための近赤外線発生手段と、 近赤外線発生手段からの近赤外線を血清に導入するため
の光学系と、 血清からの透過光、反射光または透過反射光の強度を検
出するための検出手段と、 検出手段からの検出信号を取り込んで、ＰＬＳ法（部分
最小二乗法）を用いた多変量解析を行い、血清のアルブ
ミン濃度およびγ−グロブリン濃度を算出するためのデ
ータ処理手段とを備えることを特徴とする血清中蛋白質
濃度の測定装置。 - 【請求項４】 血清を保持するための試料容器と、 試料容器内の血清を所定温度に安定化するための温度制
御手段とを備えることを特徴とする請求項３記載の血清
中蛋白質濃度の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34531797A JPH11173982A (ja) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | 血清中蛋白質濃度の測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34531797A JPH11173982A (ja) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | 血清中蛋白質濃度の測定方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11173982A true JPH11173982A (ja) | 1999-07-02 |
Family
ID=18375782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34531797A Withdrawn JPH11173982A (ja) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | 血清中蛋白質濃度の測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11173982A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030019863A (ko) * | 2001-08-30 | 2003-03-07 | 민태기 | 근적외선 분광광도계을 이용한 종자의 발아력 판별방법 |
| KR100397612B1 (ko) * | 2001-05-09 | 2003-09-13 | 삼성전자주식회사 | 다변량 스펙트라 분석을 통한 성분 농도 결정 방법 |
| JP2004501347A (ja) * | 2000-04-17 | 2004-01-15 | ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニー | 混合物の分析方法 |
| JP2007163403A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Fujifilm Corp | 試料液容器 |
| WO2010073784A1 (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-01 | 浜松ホトニクス株式会社 | 分光測定装置 |
| WO2010073785A1 (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-01 | 浜松ホトニクス株式会社 | 分光測定装置 |
| CN102645416A (zh) * | 2012-03-27 | 2012-08-22 | 北京林业大学 | 一种快速测定蓝莓中花青素含量的方法 |
| JP2020531870A (ja) * | 2017-09-01 | 2020-11-05 | アンテロープ ディーエックス ビーブイ | フォトニック干渉計ベースの感知 |
-
1997
- 1997-12-15 JP JP34531797A patent/JPH11173982A/ja not_active Withdrawn
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004501347A (ja) * | 2000-04-17 | 2004-01-15 | ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニー | 混合物の分析方法 |
| JP4863595B2 (ja) * | 2000-04-17 | 2012-01-25 | ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニー | 混合物の分析方法 |
| KR100397612B1 (ko) * | 2001-05-09 | 2003-09-13 | 삼성전자주식회사 | 다변량 스펙트라 분석을 통한 성분 농도 결정 방법 |
| KR20030019863A (ko) * | 2001-08-30 | 2003-03-07 | 민태기 | 근적외선 분광광도계을 이용한 종자의 발아력 판별방법 |
| JP2007163403A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Fujifilm Corp | 試料液容器 |
| WO2010073784A1 (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-01 | 浜松ホトニクス株式会社 | 分光測定装置 |
| WO2010073785A1 (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-01 | 浜松ホトニクス株式会社 | 分光測定装置 |
| JP2010151512A (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Hamamatsu Photonics Kk | 分光測定装置 |
| US8587779B2 (en) | 2008-12-24 | 2013-11-19 | Hamamatsu Photonics K.K. | Spectrometer |
| US8643839B2 (en) | 2008-12-24 | 2014-02-04 | Hamamatsu Photonics K.K. | Spectrometer |
| CN102645416A (zh) * | 2012-03-27 | 2012-08-22 | 北京林业大学 | 一种快速测定蓝莓中花青素含量的方法 |
| JP2020531870A (ja) * | 2017-09-01 | 2020-11-05 | アンテロープ ディーエックス ビーブイ | フォトニック干渉計ベースの感知 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050301 |